结  论 32

致  谢 33

参考文献 34

1 绪论

1.1 课题研究背景、目的和意义

冲击是一种非周期的瞬态振动，可以看作是结构系统受到瞬态载荷的作用，也能看成能量从系统外传递到一个结构系统的瞬时过程[1]。从另一方面来看，振动包含冲击，冲击只是作为振动的一种独特形式。而冲击又包括非周期性的激扰。举例来说，冲击的范畴包括脉冲、阶跃或者瞬态振动等形式。冲击大体上可以分成两大类：

(1)简单冲击：简单冲击是指冲击参数和时问变化的成简单的几何波形。可以用如矩形、正弦曲线等解析函数来确定的几何波形。

(2)复杂冲击：复杂冲击的冲击参数随时间变化成比较复杂几何波形，只能通过图解、模拟积分等方法来获取而不能够用某一解析函数来表示的几何波形。

冲击试验在各个行业和领域的应用都十分广泛[2]。由于受到一定的碰撞，可能会让机器或机构形成受迫振动，从而会破坏机器的某些系统或部件，当发生严重碰撞时甚至可能导致重大的事故的发生。举例来说，煤矿安全舱、航天器、潜艇设备、车辆及不同的机械设备等在工作时都会由于不同程度的冲击作用而对机械设备在不同程度上产生一定的损害作用。例如假如潜艇在海底工作时。如果触碰到海底的岩石，就会遭受的冲击的破坏作用，在很短的时间之内，潜艇的各组成机构就会受到冲击的作用。这些冲击的作用可能会导致潜艇振动剧烈，甚至会让控制系统、仪器失灵。因此为了能在短时间的冲击下保证潜艇的安全以及可靠，就有了模拟的冲击的必要。从而达到检验潜艇的性能，优化设计关键结构的目的。

落锤式试验装置是冲击条件下进行的模拟试验的一种装置，冲击所需要的冲击力由落锤的动能为测试件或设备提供[3]。它的工作原理是利用重锤的重力势能在自由落体后转换成动能，让动能在短时间内作用到试验物体上，让物体产生形变，因此，它是一种工作可靠且重复性好并且试验成本低的试验装置。举例来说，利用重锤下落后产生的动能来冲击处于密闭容积中的油液，从而产生类似半正弦压力波型的压力源，这种作用下，最高压力可达600MPa，可以对各类高压传感器进行压力的标定[4]。

一般来讲，确定被测物其安全性和可靠性在经受一定外力冲击或作用时是否合格都是靠冲击试验来完成的[5]。例如在在矿山工业中，可以通过对岩石的冲击试验来研究不同矿石碎屑的分类和形貌特征[6]；而在医疗行业中，可以利用冲击试验检测用于保护人体的保护器械是否合格[7]；在土木工程中，可以利用冲击试验检测建筑的结构强度是否合格等等[8]。

图1.1 落重试验机的应用

    随着材料科学的发展，各种新型材料的出现和应用首先需要进行材料性能的研究，落锤式冲击试验机是研究材料在中应变率下力学行为的一种实验装置，通过实验获得材料的力学性能参数[9]。本课题就是进行一种落锤式冲击试验机的改进设计，在原来的实验设备的基础上加以改进，从而让老设备焕发新活力，达到物尽其用的作用。

1.2 国内外的研究状况

1.1.1 国外研究状况

1.1.2